intTypePromotion=1
ADSENSE

Tìm hiểu ảnh hưởng của ánh sáng mạnh, nhiệt độ cao và sự thiếu khí carbon dioxide trên hiện tượng quang ức chế ở lá Mai Dương Mimosa pigra L.

Chia sẻ: Thi Thi | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:9

23
lượt xem
1
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Các điều kiện ánh sáng mạnh (2000 µmol/m²/giây), nhiệt độ cao (40 oC), và sự thiếu CO2 (CO2 0%) được dùng để khảo sát hiện tượng quang ức chế ở lá Mai Dương. Các kết quả cho thấy ánh sáng cao kích thích sự mở khẩu, tăng sự thu CO2, sự phóng thích O2, sự làm dịu năng lượng theo hướng không quang hóa (qN) và vận tốc chuyển điện tử (ETR) của lá Mai Dương.

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Tìm hiểu ảnh hưởng của ánh sáng mạnh, nhiệt độ cao và sự thiếu khí carbon dioxide trên hiện tượng quang ức chế ở lá Mai Dương Mimosa pigra L.

Science & Technology Development, Vol 16, No.T1 - 2013<br /> <br /> <br /> Tìm hiểu ảnh hưởng của ánh sáng mạnh,<br /> nhiệt độ cao và sự thiếu khí carbon dioxide<br /> trên hiện tượng quang ức chế ở lá Mai<br /> Dương Mimosa pigra L.<br /> • Đỗ Thường Kiệt<br /> • Trần Triết<br /> • Bùi Trang Việt<br /> Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQG-HCM<br /> • Thomas J. Givnish<br /> Trường Đại học Wisconsine-Madison, Bang Wisconsin, Mỹ.<br /> (Bài nhận ngày 20 tháng 03 năm 2013, nhận đăng ngày 20 tháng 9 năm 2013)<br /> <br /> TÓM TẮT<br /> Các điều kiện ánh sáng mạnh (2000 được phục hồi sau sự che tối. Nhiệt độ cao không<br /> o<br /> µmol/m²/giây), nhiệt độ cao (40 C), và sự thiếu ảnh hưởng đến sự đóng mở khẩu, sự thu CO2, qN,<br /> CO2 (CO2 0%) được dùng để khảo sát hiện tượng ETR và Fv/Fm nhưng hạ thấp sự phóng thích O2.<br /> quang ức chế ở lá Mai Dương. Các kết quả cho Sự thiếu CO2 kích thích sự mở khẩu, tăng qN, cản<br /> thấy ánh sáng cao kích thích sự mở khẩu, tăng sự sự thu CO2 và chuỗi chuyển điện tử quang hợp,<br /> thu CO2, sự phóng thích O2, sự làm dịu năng đồng thời hạ thấp tỉ lệ Fv/Fm. Ánh sáng mạnh (từ<br /> o<br /> lượng theo hướng không quang hóa (qN) và vận 1600 µmol/m²/giây) và nhiệt độ cao (từ 39 C)<br /> tốc chuyển điện tử (ETR) của lá Mai Dương. Tỉ lệ trong tự nhiên gây ra sự thu mạnh khí O2 ở lá Mai<br /> Fv/Fm (thể hiện hiệu suất hoạt động của quang hệ Dương.<br /> II) giảm nhẹ dưới tác động của ánh sáng mạnh và<br /> <br /> Từ khóa: ETR, Fv/Fm, Mai Dương, qN, qP, quang hợp, quang ức chế.<br /> <br /> <br /> MỞ ĐẦU Việt Nam, Mai Dương xâm lấn trên phạm vi rộng lớn,<br /> Mai Dương (Mimosa pigra L.), một loài cây bụi, dày đặc tại nhiều nơi thuộc đồng bằng sông Cửu Long<br /> thân gỗ, mang nhiều gai, có nguồn gốc từ vùng nhiệt và đang đe dọa các loài động thực vật quý hiếm được<br /> đới Trung Mỹ là một trong số những loài cỏ dại nguy bảo vệ tại các vườn quốc gia trong các khu vực đất<br /> hiểm nhất trên thế giới (Burrows và cs., 2012). Loài này ngập nước (Tan và cs., 2012; Triet và cs., 2004).<br /> phát triển mạnh và trở nên nguy hiểm tại các vùng khí Quang hợp là quá trình ảnh hưởng mạnh tới sự tăng<br /> hậu nhiệt đới, dần dần thay thế các loài bản địa, đặc biệt trưởng của thực vật, và sự tiếp nhận ánh sáng quá mức<br /> tại các vườn quốc gia trong khu vực Đông Nam Á, luôn là nguyên nhân gây ra stress quang oxid hóa<br /> Châu Phi và Châu Úc (Braithwaite và cs., 1989; Heard (photooxidative stress), sản sinh ra các loại oxygen<br /> và cs., 2012; Lonsdale, 1992; Shanungu, 2009). Tại phản ứng (ROS, Reactive Oxygen Species) gây phá hủy<br /> <br /> Trang 60<br /> TAÏP CHÍ PHAÙT TRIEÅN KH&CN, TAÄP 16, SOÁ T1 - 2013<br /> <br /> <br /> bộ máy quang hợp và dẫn đến hiện tượng quang ức chế (12 giờ chiếu sáng), nhiệt độ 28 – 35 °C tại nhà kính<br /> (photoinhibition) (Asada, 1999; Foyer và Noctor, 2000; Walnut Street, trường Wisconsin – Madison, Mỹ.<br /> Reddy và cs., 2004). Quang ức chế thường bắt đầu xảy Cây Mai Dương 35 tuần tuổi trồng từ hạt trong các<br /> ra ở các phân tử diệp lục tố a tại trung tâm phản ứng chậu nhựa tại vườn thực nghiệm Bộ môn Sinh lý Thực<br /> của quang hệ II (PSII). Các phân tử này luôn ở trạng vật, ĐH Khoa học Tự nhiên TP. Hồ Chí Minh.<br /> thái kích hoạt dưới ánh sáng và dễ phóng thích năng<br /> Cây Mai Dương đang ra hoa ở khu vực không ngập<br /> lượng cho oxygen tạo ra ROS. Tuy nhiên, ở thực vật,<br /> nước của vườn quốc gia Tràm Chim, Đồng Tháp.<br /> năng lượng tại trung tâm phản ứng có thể được làm dịu<br /> Đo sự phát huỳnh quang diệp lục tố đ dẫn khí<br /> theo cách quang hóa (photochemical quenching) thông<br /> khẩu và sự trao đổi khí carbon dioxide<br /> qua các con đường chuyển điện tử quang hợp hoặc<br /> không quang hóa (nonphotochemical quenching) thông Lá cây Mai Dương 16 tuần tuổi được kẹp vào<br /> qua sự tỏa nhiệt để hạn chế quang ức chế (Asada, 1999; buồng đo của máy LI-6400-40 LCF (Li-Cor, Lincoln,<br /> McDonald và cs., 2011). Neb., Mỹ) để ghi nhận các thông số từ sự phát huỳnh<br /> Đo sự phát huỳnh quang diệp lục tố là phương pháp quang của diệp lục tố. Mẫu được ghi nhận giá trị huỳnh<br /> quang tối thiểu ( ) sau 15 phút được che tối và giá trị<br /> thích hợp để nghiên cứu các stress quang oxid hóa vì<br /> huỳnh quang tối đa ( ) sau 1 chớp sáng có cường độ<br /> phản ánh chính xác hoạt động của chuỗi chuyển điện tử<br /> quang hợp trên màng thylakoid (Baker, 2008; Oja và 6000 mol/m²/giây. Sau đó, mẫu được chiếu sáng để<br /> thích nghi với cường độ ánh sáng cần đo thay đổi từ<br /> Laisk, 2012). Sự phát huỳnh quang cực đại và cực tiểu<br /> 100 đến 2000 µmol/m²/giây và ghi nhận giá trị huỳnh<br /> của diệp lục tố ở lá được thích ứng tối sẽ cho tỉ lệ Fv/Fm<br /> thể hiện mức độ hoạt động của trung tâm phản ứng ở quang ổn định (Fs) trước khi tiếp tục ghi nhận giá trị<br /> cực đại ( ) và cực tiểu ( ) của huỳnh quang. Năng<br /> PSII. Trong khi đó giá trị huỳnh quang cực đại và cực<br /> suất hoạt động của quang hệ II ( , với<br /> tiểu của diệp lục tố sau một chớp sáng có cường độ lớn<br /> ở lá đã được thích ứng sáng sẽ cho biết giá trị thể hiện tỉ ), tốc độ chuyển điện tử (ETR), mức làm<br /> dịu quang hóa (qP, ứng với năng lượng phóng thích từ<br /> lệ năng lượng quang năng được chuyển cho các phản<br /> PSII được sử dụng cho chuỗi chuyền điện tử), và mức<br /> ứng quang hóa (qP,), hay cho quá trình tỏa nhiệt (qN)<br /> và giá trị thể hiện tốc độ của chuỗi chuyển điện tử làm dịu không quang hóa (qN, ứng với năng lượng<br /> phóng thích từ PSII được sử dụng cho sự tỏa nhiệt)<br /> (ETR, electron transport rate) (Baker, 2008).<br /> được tính bằng các công thức:<br /> Những nghiên cứu gần đây cho thấy lá Mai Dương<br /> duy trì cường độ quang hợp ở mức ổn định dưới ánh<br /> sáng có cường độ cao như trong tự nhiên (Nguyễn Kim<br /> Búp và cs., 2008, Đỗ Thường Kiệt và Bùi Trang Việt,<br /> 2009). Trong nghiên cứu này, chúng tôi bố trí thí (f là phần ánh sáng được sử<br /> nghiệm nhằm mục đích tìm hiểu hiện tượng quang ức<br /> dụng bởi PSII và có giá trị mặc định là 0,5; I là cường<br /> chế cũng như khả năng chống chịu của bộ máy quang<br /> độ ánh sáng, là độ hấp thụ ánh sáng và có giá trị<br /> hợp ở lá Mai Dương dưới tác động của các stress ánh<br /> là 0,85).<br /> sáng, nhiệt độ cao và sự thiếu CO2.<br /> VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP Sự trao đổi khí của các lá được đo đồng thời với sự<br /> phát huỳnh quang. Lượng CO2 và hơi nước đi ra khỏi<br /> Vật liệu buồng đo được máy ghi nhận để tính các thông số trao<br /> Cây Mai Dương 16 tuần tuổi trồng từ hột trong các đổi khí: độ dẫn khí khẩu (stomatal conductivity, tốc độ<br /> chậu nhựa ở các điều kiện, ánh sáng 400 µmol/m²/giây trao đổi các phân tử hơi nước qua bề mặt lá), vận tốc<br /> <br /> Trang 61<br /> Science & Technology Development, Vol 16, No.T1 - 2013<br /> <br /> <br /> trao đổi CO2 (ứng với tốc độ hấp thu hay thải ra CO2 theo cường độ chiếu sáng, đạt cực đại ở 1200<br /> của mẫu). µmol/m2/giây và duy trì không đổi đến 1800<br /> Điều kiện ánh sáng trong buồng đo được thay đổi µmol/m2/giây (Bảng 1).<br /> lần lượt từ 0 đến 2000 µmol/m²/giây, nhiệt độ ở 30 hoặc Bảng 1. Tốc độ trao đổi oxygen của lá chét Mai Dương<br /> 40 °C, CO2 ở 0 hoặc 0,04 % và ghi nhận sự phát huỳnh cô lập trong các điều kiện ánh sáng khác nhau, ở nhiệt<br /> quang diệp lục tố, độ dẫn khí khẩu và sự trao đổi CO2. độ 30 oC.<br /> Đo sự trao đổi khí oxygen Cường độ ánh sáng Tốc độ trao đổi oxygen ( mol<br /> Sự trao đổi khí oxygen của mẫu được đo bằng máy (µmol/m2/giây) O2/m2/giây)<br /> Leaf Lab 2 (Hansatech, Anh) với buồng đo kín và điện 0 -8,41 ± 1,31 a<br /> cực oxygen. Vận tốc trao đổi oxygen được tính trên<br /> 200 9,08 ± 0,69 b<br /> lượng oxygen được phóng thích (giá trị dương) hay hấp<br /> 400 20,75 ± 1,44 c<br /> thu (với dấu trừ đứng trước) trên một đơn vị diện tích<br /> mỗi giây (µmol O2/m2/giây). 800 27,39 ± 1,86 d<br /> Lá chét cấp một cô lập (được giữ cho luôn mở rộng 1200 28,81 ± 0,83 de<br /> bằng cách dán băng dính trong suốt dọc trục lá) thuộc lá 1500 32,19 ± 0,22 e<br /> thứ 7 của cây Mai Dương 35 tuần tuổi được đặt vào 1800 30,89 ± 1,08 de<br /> buồng đo máy Lea Lab 2 để ghi nhận sự trao đổi khí<br /> oxygen sau khi được chiếu sáng 400 µmol/m²/giây Các số trung bình trong cột với các ký tự khác nhau kèm theo<br /> thì khác biệt có ý nghĩa ở mức p=0,05<br /> trong 5 phút ở các nhiệt độ khác nhau hoặc được chiếu<br /> sáng ở các cường độ ánh sáng khác nhau ở cùng một Độ dẫn khí khẩu của lá Mai Dương bắt đầu tăng<br /> nhiệt độ 30 oC. mạnh khi cường độ chiếu sáng đạt 400 µmol/m²/giây và<br /> gia tăng liên tục theo cường độ ánh sáng (Hình 1A).<br /> Các lá kép số 7 (tính từ ngọn) trên các cây Mai<br /> Cùng lúc đó, sự phóng thích CO2 của lá cũng tăng<br /> Dương đang ra hoa tại Vườn quốc gia Tràm Chim được<br /> mạnh khi ánh sáng đạt mức 400 µmol/m²/giây, và liên<br /> kẹp vào buồng đo cải tiến của máy Leaf Lab 2 (buồng<br /> tục tăng theo sự gia tăng của cường độ ánh sáng (Hình<br /> đo có đệm cao su giúp giữ lá ở trạng thái mở mà không<br /> 1B).<br /> gây tổn thương cho lá) để ghi nhận trực tiếp sự trao đổi<br /> khí oxygen trong các điều kiện ánh sáng và nhiệt độ Ở lá Mai Dương, sự làm dịunăng lượng theo hướng<br /> trong tự nhiên. không quang hóa luôn gia tăng (Hình 2A) và sự làm dịu<br /> theo hướng quang hóa giảm dần (Hình 2B) theo cường<br /> KẾT QUẢ<br /> độ ánh sáng. Ứng với sự gia tăng khả năng làm dịu<br /> Ảnh hưởng của ánh sáng cao trên sự quang hợp của không quang hóa, vận tốc chuyển điện tử ở lá cũng tăng<br /> lá Mai Dương mạnh theo cường độ ánh sáng (Hình 2C). Tỉ lệ Fv/Fm<br /> Khi nhiệt độ buồng chứa lá không đổi ở 30 oC, lá giảm nhẹ sau 4 giờ chiếu sáng nhưng lại phục hồi sau<br /> Mai Dương có tốc độ phóng thích khí oxygen gia tăng 20 giờ che tối kế tiếp (Bảng 2).<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Trang 62<br /> TAÏP CHÍ PHAÙT TRIEÅN KH&CN, TAÄP 16, SOÁ T1 - 2013<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Hình 1. Ảnh hưởng của cường độ ánh sáng trên độ dẫn khí khẩu, vận tốc trao đổi khí CO 2 ở lá Mai Dương<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Hình 2. Ảnh hưởng của cường độ ánh sáng trên sự làm dịu năng lượng theo hướng không quang hóa quang hóa (qN), quang hóa<br /> (qP), và tốc độ chuyển điện tử (ETR) ở lá Mai Dương<br /> <br /> <br /> Trang 63<br /> Science & Technology Development, Vol 16, No.T1 - 2013<br /> <br /> <br /> Bảng 2. Tỉ lệ Fv/Fm của lá Mai Dương trước khi chiếu Bảng 3. Tốc độ phóng thích oxygen của lá chét Mai<br /> sáng, sau 4 giờ chiếu sáng ở 1600 mol/m²/giây và sau Dương cô lập (thuộc lá kép thứ 7) trong các điều kiện<br /> 20 giờ che tối kế tiếp nhiệt độ khác nhau, ở cường độ ánh sáng 400<br /> µmol/m²/giây<br /> Thời gian Fv/Fm<br /> Tốc độ phóng thích oxygen<br /> Nhiệt độ (oC)<br /> Trước khi chiếu sáng 0,71 ± 0,10 b (µmol O2/m2/giây)<br /> <br /> Sau 4 giờ chiếu sáng 0,66 ± 0,37 a 25 3,58 ± 0,25 a<br /> <br /> Sau 20 giờ che tối kế tiếp 0,73 ± 0,39 b 28 8,53 ± 0,56 b<br /> 30 16,83 ± 1,36 c<br /> Các số trung bình trong cột với các ký tự khác nhau theo sau<br /> thì khác biệt có ý nghĩa ở mức p=0,05 35 15,61 ± 2,13 c<br /> Ảnh hưởng của nhiệt đ cao và sự thiếu CO2 trên sự 40 10,22 ± 0,61 b<br /> quang hợp của lá Mai Dương<br /> Các số trung bình trong cột với các ký tự khác nhau kèm theo<br /> Trong điều kiện chiếu sáng không đổi (400 thì khác biệt có ý nghĩa ở mức p=0,05<br /> µmol/m2/giây), tốc độ phóng thích oxygen từ lá chét Khi lá chịu cùng lúc điều kiện ánh sáng mạnh (trên<br /> Mai Dương cô lập gia tăng theo sự tăng nhiệt độ của 1600 µmol/m2/giây) và nhiệt độ cao (39 đến 40 oC), sự<br /> buồng chứa lá, đạt cực đại ở 30 và 35 oC và giảm ở 40 phóng thích oxygen giảm và sự thu oxy gia tăng dần<br /> o<br /> C (Bảng 3). (Bảng 4).<br /> <br /> <br /> Bảng 4. Tốc độ trao đổi oxygen ở lá kép thứ 7 trên cây Mai Dương trong điều kiện ánh sáng và nhiệt độ khác nhau<br /> tại Vườn Quốc gia Tràm Chim (12/06/2011)<br /> Thời điểm trong Ánh sáng Tốc độ trao đổi oxygen<br /> Nhiệt độ (oC)<br /> ngày (µmol/m2/giây) (µmol O2/m2/giây)<br /> 8 768 ± 318 32 ± 0 47,70 ± 2,12 d<br /> 10 1762 ± 74 35 ± 1 23,07 ± 4,13 c<br /> 14 1632 ± 69 39 ± 0 1,37 ± 0,29 b<br /> 15 1893 ± 27 40 ± 0 -12,47 ± 1,78 a<br /> <br /> Các số trung bình trong cột với các ký tự khác nhau kèm theo thì khác biệt có ý nghĩa ở mức p=0,05<br /> <br /> <br /> Ở mức ánh sáng 1000 µmol/m2/giây, sự thiếu CO2 dịu năng lượng theo hướng không quang hóa tăng cao<br /> ở cả 2 điều kiện nhiệt độ 30 và 40 oC luôn làm tăng độ khi lá thiếu CO2 và ứng với sự suy giảm giá trị Fv/Fm<br /> dẫn khí khẩu của lá, đồng thời cản mạnh sự thu CO2. (Bảng 5).<br /> Vận tốc chuyển điện tử bị giảm mạnh trong khi sự làm<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Trang 64<br /> TAÏP CHÍ PHAÙT TRIEÅN KH&CN, TAÄP 16, SOÁ T1 - 2013<br /> <br /> <br /> Bảng 5. Ảnh hưởng của nhiệt độ cao và sự thiếu CO2 trên độ dẫn khí khẩu, vận tốc trao đổi khí CO2, tốc độ chuyển<br /> điện tử, sự làm dịu năng lượng theo hướng không quang hóa và sự giảm tỉ lệ F v/Fm ở lá Mai Dương<br /> <br /> <br /> Điều kiện thí nghiệm Vận tốc<br /> Độ dẫn khí khẩu<br /> Nhiệt độ Nồng độ CO2 trao đổi CO2 ETR qN Fv/Fm<br /> (µmol/m2/giây) 2<br /> (°C) (%) (µmol/m /giây)<br /> 30 0,04 149 ± 6 a 15,32 ± 0,55 b 96,74 ± 0,52 b 0,44 ± 0,01 a 0,690 ± 0,009 a<br /> 30 0 439 ± 21 b -1,88 ± 0,12 a 20,73 ± 1,19 a 0,76 ± 0,01 b 0,599 ± 0,033 b<br /> 40 0,04 101 ± 1 a 14,91 ± 0,21 b 96,49 ± 0,45 b 0,42 ± 0,01 a 0,688 ± 0,008 a<br /> 40 0 385 ± 35 b -1,28 ± 0,04 a 20,20 ± 1,35 a 0,79 ± 0,01 b 0,596 ± 0,016 b<br /> Các số trung bình trong cột với các ký tự khác nhau theo sau thì khác biệt có ý nghĩa ở mức p=0,05<br /> <br /> <br /> THẢO LUẬN (PQ) theo con đường chuyển điện tử vòng, đồng thời<br /> Ở Mai Dương, khi ánh sáng tăng cao ở nhiệt độ điện tử của plastoquinon dạng khử (PQH2) được giải<br /> không đổi 30oC, để thu nhận tối đa lượng quang năng, phóng bằng cách chuyển cho oxygen theo con đường<br /> tốc độ chuyển điện tử từ PSII đến QA tăng nhanh đến lục hô hấp (McDonald và cs., 2011; Rumeau và cs.,<br /> mức bão hòa (Hình 2C), trong khi các phân tử diệp lục 2007). Có lẽ ở Mai Dương, một phần oxygen được sử<br /> tố tại trung tâm phản ứng của quang hệ II vẫn liên tục dụng trong lục hô hấp nhằm giải phóng bớt điện tử dư<br /> được kích kích bới photon ánh sáng. Do đó, hiệu năng thừa trong “bể” PQ. Sau sự chiếu sáng ở cường độ ánh<br /> sử dụng năng lượng cho chuỗi chuyển điện tử giảm thể sáng cao, năng suất hoạt động tối đa của PSII ở lá Mai<br /> hiện qua sự làm dịu quang hóa (qP) giảm dần (Hình Dương giảm nhẹ nhưng phục hồi sau sự che tối kế tiếp<br /> 2B). (Bảng 2). Điều này chứng tỏ có sự hiện diện của hiện<br /> tượng quang ức chế ở lá Mai Dương trong điều kiện<br /> Năng lượng dư thừa ở PSII còn được làm dịu theo<br /> được chiếu sáng mạnh, khi đó, có thể protein D1 đã bị<br /> hướng không quang hóa thông qua sự tỏa nhiệt của lá<br /> hủy dưới ánh sáng và được sửa chữa trong tối. Như vậy,<br /> (qN, Hình 2A). Sự tỏa nhiệt mạnh cùng lúc với sự mở<br /> lá Mai Dương có kiểu quang hợp thích nghi tốt với điều<br /> khẩu (Hình 1A) ở các cường độ ánh sáng cao giúp bảo<br /> kiện ánh sáng cao và có khả năng cạnh tranh mạnh với<br /> vệ bộ máy quang hợp, ngăn chặn sự tạo các ROS. Hơn<br /> các loài khác.<br /> nữa, sự mở khẩu tối đa còn giúp gia tăng liên tục sự cố<br /> định CO2 (Hình 1B), giúp lá nhanh chóng tiêu thụ Sự thoát hơi nước của lá chét cấp hai Mai<br /> NADPH và giúp chuỗi chuyển điện tử thông suốt, Dương luôn xảy ra mạnh mẽ dưới ánh sáng kể cả ở<br /> không bão hòa. cường độ ánh sáng cao 2000 µmol/m²/giây (ứng với<br /> 110 klux) (Hình 1A). Sự mất nước là cái giá mà cây<br /> Tuy nhiên, sự phóng thích oxygen không tăng liên<br /> Mai Dương phải trả để có thể tăng cường sự hấp thu<br /> tục như sự cố định carbon dioxide mà bão hòa ở cường<br /> CO2, kiểm soát nhiệt độ của lá và nâng cao hiệu suất<br /> độ ánh sáng 1200 mol/m²/giây (Bảng 1). Thông<br /> quang hợp. Những đặc điểm trên cho thấy Mai Dương<br /> thường, khi chuỗi chuyển điện tử bão hòa dưới sự chiếu<br /> có cấu trúc lá thích nghi chủ yếu ở các vùng đất ngập<br /> sáng mạnh, dòng điện tử bị chặn tại ferredoxin ở PSI do<br /> nước, và trong điều kiện đất khô ráo trong mùa khô, sự<br /> NADP+ đã được sử dụng hết, dẫn đến việc điện tử đi<br /> thoát hơi nước gây bất lợi cho cây, nên cây thường rụng<br /> vào con đường nước – nước hoặc quay lại plastoquinon<br /> <br /> Trang 65<br /> Science & Technology Development, Vol 16, No.T1 - 2013<br /> <br /> <br /> phần lớn các lá ở gần gốc để tránh mất nước vào mùa bị chặn ở ferredoxin. Thật vậy, vận tốc chuyển điện tử<br /> khô (Lonsdale, 1992). từ PSII đến QA (ETR) ở lá Mai Dương giảm mạnh khi<br /> Nhiệt độ tăng cao ở cường độ ánh sáng dưới 1000 thiếu CO2 dẫn đến tăng cường sự tỏa nhiệt (giá trị qN<br /> mol/m²/giây không làm thay đổi đáng kể trên hoạt tăng). Có lẽ trong điều kiện thiếu CO2, khi con đường<br /> động của chuỗi chuyển điện tử, sự đóng mở khẩu và sự chuyển điện tử không vòng bị chặn, điện tử được<br /> trao đổi CO2 (Bảng 5), nhưng có thể đã gây ra hiện chuyển sang các con đường khác, nhưng không đủ để<br /> tượng lục hô hấp (Rumeau và cs., 2007) biểu hiện qua sử dụng hết năng lượng dư thừa nên sự hình thành các<br /> sự phóng thích oxygen giảm (Bảng 3). Cây Mai Dương ROS như H2O2 và O2•‾ trên màng thylakoid đã dẫn đến<br /> có kiểu quang hợp C3 (Nguyễn Kim Búp và cs., 2008), sự hạ thấp năng suất hoạt động của PSII (Bảng 5, Hình<br /> vì vậy việc loại hoàn toàn CO2 trong buồng đo dẫn đến 3). Trong tự nhiên, cường độ ánh sáng mạnh trong mùa<br /> sự xuất hiện quang hô hấp ở lá. Khi đó, độ mở khẩu lá khô luôn kèm theo nhiệt độ cao. Quang hô hấp luôn xảy<br /> Mai Dương tăng mạnh hơn 3 lần so với khi có CO2, ra ở lá Mai Dương trong điều kiện này (ánh sáng trên<br /> nhưng do thiếu CO2, chu trình Calvin không thể xảy ra, 1600 µmol/m²/giây và nhiệt độ từ 39 oC trở lên, Bảng<br /> NADPH không được tiêu thụ, dẫn đến việc con đường 4).<br /> chuyển điện tử không vòng (Linear electron transport)<br /> <br /> CO2 (Chu trình<br /> Calvin)<br /> qN O2 (Quang hô hấp) Stroma<br /> H+ ½O2 H2O NADPH NADP+<br /> O2 H2O2 H2O<br /> 1<br /> O2* O2•‾<br /> PTOX Fd<br /> Q<br /> SOD APX<br /> Fv/Fm PSII A<br /> PQH2<br /> PSI<br /> PQ<br /> ETR<br /> <br /> H+ Khoảng trong<br /> H2O ½O2 thylakoid<br /> Hình 3. Các con đường chuyển điện tử có thể xảy ra trên màng thylakoid của lục lạp Mai Dương dưới tác động của cường độ ánh<br /> sáng, nhiệt độ cao và sự thiếu CO2 [(sơ đồ cải tiến theo McDonald và cs. (2011)]: con đường không vòng ( ), con đường<br /> vòng ( ), con đường nước – nước ( ), và con đường lục hô hấp ( )<br /> KẾT LUẬN chuỗi chuyển điện tử và sự làm dịu theo hướng tỏa<br /> Ở Mai Dương, hiện tượng quang ức chế luôn hiện nhiệt.<br /> diện khi lá được chiếu sáng ở cường độ cao. Khả năng duy trì sự mở rộng của khí khẩu và tỏa<br /> PSII của lá Mai Dương có năng suất hoạt động tối nhiệt mạnh ở cường độ ánh sáng nhiệt độ cao là hai yếu<br /> đa bền dưới ánh sáng cao, dễ dàng phục hồi khỏi sự tổn tố quyết định giúp Mai Dương chống chịu với hiện<br /> thương do quang ức chế khi được đặt trong tối, đồng tượng quang ức chế.<br /> thời được bảo vệ bởi khả năng hoạt động mạnh của<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Trang 66<br /> TAÏP CHÍ PHAÙT TRIEÅN KH&CN, TAÄP 16, SOÁ T1 - 2013<br /> <br /> <br /> <br /> Effect of high light, heat and carbon<br /> dioxide deficiency on photoinhibition of<br /> Mimosa pigra L. leaves<br /> • Do Thuong Kiet<br /> • Tran Triet<br /> • Bui Trang Viet<br /> University of Science, VNU–HCM<br /> • Thomas J. Givnish<br /> University of Wisconsine – Madison, Wisconsin, USA<br /> <br /> <br /> <br /> ABSTRACT<br /> o<br /> High light (2000 µmol/m²/s), heat (40 C), under high light and recovered in the dark<br /> and CO2 deficiency were used to investigate condition. Heat did not affect on stomatal<br /> photoinhibition of Mimosa pigra L. leaves. The conductance, CO2 fixation, qN, ETR and Fv/Fm but<br /> results showed that high light caused the increase reduced O2 emission. CO2 deficiency stimulated<br /> of stomatal conductance, CO2 fixation, O2 the increase of stomatal conductance and qN but<br /> emission, non-photochemical (qN) and electron inhibited CO2 fixation, ETR and decreased Fv/Fm.<br /> o<br /> transport rate (ETR) of Mimosa pigra L. leaves. High light (từ 1600 µmol/m²/s) and heat (từ 39 C)<br /> Leaves Fv/Fm ratio (Demonstrates the ability of in nature together caused strong O2 emission from<br /> PSII to perform photochemistry) slightly decreased Mimosa pigra L. leaves.<br /> <br /> Key words: ETR, Fv/Fm, Mimosa pigra L., qN, qP, photoinhibition, photosynthesis.<br /> <br /> <br /> TÀI LIỆU THAM KHẢO<br /> <br /> [1]. K.. Asada, The Water-Water Cycle in [4]. Nguyễn Kim Búp, Đỗ Thường Kiệt, Phan Ngô<br /> Chloroplasts: Scavenging of Active Oxygens and Hoang và Bùi Trang Việt, Tìm hiểu cấu trúc lá và<br /> Dissipation of Excess Photons, Annual review of hoạt động quang hợp của cây Mai Dương (Mimosa<br /> plant biology, 50, 601-639 (1999). pigra L.), Tạp chí phát triển KH&CN, 11, 07-<br /> [2]. N. R. Baker, Chlorophyll Fluorescence: a Probe of 2008, 31-36 (2008).<br /> Photosynthesis in vivo. Annu. Rev. Plant Biol., 59, [5]. N. Burrows, B. Lukitsch, J. Liberato, Rediscovery<br /> 89-113 (2008). of the Rust Diabole Cubensis. Released as a<br /> [3]. R. Braithwaite, W. Lonsdale, J. Estbergs, Alien Classical Biological Control Agent Against the<br /> Vegetation and Native Biota in Tropical Australia: Invasive Weed Mimosa pigra in Australia,<br /> the impact of Mimosa pigra, Biological Australasian Plant Disease Notes, 1-5 (2012).<br /> Conservation, 48, 189-210 (1989).<br /> <br /> <br /> Trang 67<br /> Science & Technology Development, Vol 16, No.T1 - 2013<br /> <br /> <br /> [6]. C. H. Foyer, G. Noctor, Oxygen Processing in Fluorescence in Sunflower Leaves, Photosynthesis<br /> Photosynthesis: a Molecular Approach, New Research, 1-14 (2012).<br /> Phytol, 146, 359-388 (2000). [12]. A. R. Reddy, K. V. Chaitanya, M. Vivekanandan,<br /> [7]. T. A. Heard, A. Mira, G. Fichera, R. Segura. Drought-induced Responses of Photosynthesis and<br /> Nesaecrepida infuscata: a Biological Control Antioxidant Metabolism in Higher Plants, Journal<br /> Agent of The Invasive Plant Mimosa pigra, of plant physiology, 161, 1189-1202 (2004).<br /> BioControl, 1-8 (2012). [13]. D. Rumeau,, G. Peltier, L. Cournac,<br /> [8]. Đỗ Thường Kiệt, Bùi Trang Việt, Ảnh hưởng của Chlororespiration and Cyclic Electron Flow<br /> một số ion kim loại trên quang hợp ở cây Mai Around PSI During Photosynthesis and Plant<br /> Dương Mimosa pigra L., Toàn văn Hội nghị Stress Response, Plant, Cell & Environment, 30,<br /> CNSH TQ – Khu vực phía Nam, 110-116 (2009). 1041-1051 (2007).<br /> [9]. W. M. Lonsdale, The Biology of Mimosa pigra, [14]. G. K. Shanungu, Management of the Invasive<br /> In: K. L. S. Harley ed(s), Guide to the Mimosa pigra L. in Lochinvar National Park,<br /> Management of Mimosa pigra: (Prepared for an Zambia, Biodiversity, 10, 56-60 (2009).<br /> international workshop held at Darwin, Australia, [15]. D. T. Tan, P. Q. Thu, B. Dell, Invasive Plant<br /> 11-15 May 1992), CSIRO, Canberra, Australia, 8- Species in the National Parks of Vietnam, Forests,<br /> 32 (1992). 3(4), 997-1016 (2012).<br /> [10]. A. E. McDonald, A. G. Ivanov, R. Bode, D. P. [16]. T. Triet, L. C. Kiet, N. T. L. Thi, P. Q. Dan, The<br /> Maxwell, S. R. Rodermel, N. Hüner, Flexibility in Invasion by Mimosa pigra of Wetlands of the<br /> Photosynthetic Electron Transport: The Mekong Delta, Vietnam, In: M. Julien, G.<br /> Physiological role of Plastoquinol Terminal Flanagan, T. Heard, B. Hennecke, Q. Paynter and<br /> Oxidase (PTOX), Biochimica et Biophysica Acta C. Wilson ed(s), Research and management of<br /> (BBA)-Bioenergetics, 1807 (8), 954-967 (2011). Mimosa pigra (3rd International Symposium on<br /> [11]. V.Oja, A. Laisk, Photosystem II Antennae are not the Management of Mimosa pigra, Darwin,<br /> Energetically Connected: Evidence Based on Australia, 22-25 September 2002). CSIRO<br /> Flash-induced O2 Evolution and Chlorophyll Entomology, Canberra, Australia, 45-51(2004).<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Trang 68<br />
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2